Dlaczego Silniki Strumieniowe Osłowe Budzą Zainteresowanie w Pojazdach Elektrycznych?

Technologie samochodów elektrycznych
Autor: Deniz Erkan
Utworzenie: 21 Październik 2026

Silniki osiowe o momenie obrotowym dwa do czterech razy większym przy tej samej objętości wyznaczają nową granicę gęstości mocy w pojazdach elektrycznych.

Udostępnij tę stronę

W silnikach o strumieniu osiowym strumień magnetyczny przepływa równolegle do osi obrotu silnika; w przeciwieństwie do klasycznych silników o strumieniu radialnym, gdzie strumień skierowany jest promieniowo (jak w tworniku), tutaj biegnie prostą linią od bieguna do bieguna przez tarczowy wirnik. Krótka ścieżka strumienia i duża średnica czynna pozwalają uzyskać większy moment obrotowy i moc z tej samej objętości; dlatego architektura o strumieniu osiowym jest coraz częściej omawiana w kontekście pojazdów elektrycznych nastawionych na osiągi. Skoro tak, dlaczego nie stosuje się jej w każdym pojeździe, a wciąż tylko w wybranych modelach?

Najważniejsze informacje

W odpowiednim projekcie silniki o strumieniu osiowym mogą być 2-4 razy bardziej momentowe niż ich radialne odpowiedniki.
W prototypie laboratoryjnym zgłoszono moc 550 kW, masę 13,1 kg i gęstość mocy 42 kW/kg.
Mercedes-Benz rozpoczął masową seryjną produkcję silników o strumieniu osiowym w czerwcu 2026 roku w Berlinie-Marienfelde.
Zarządzanie termiczne i złożoność produkcji pozostają głównymi wąskimi gardłami tej architektury.

Czym jest strumień osiowy i czym różni się od strumienia radialnego?

W każdym silniku elektrycznym strumień magnetyczny wychodzi z magnesu, przechodzi przez szczelinę powietrzną, dociera do uzwojeń i wraca, podążając po zamkniętej pętli. Różnica polega na geometrii tej ścieżki. W silniku o strumieniu radialnym - dominującej dziś topologii pojazdów elektrycznych - stator jest cylindrycznym pakietem, a strumień przepływa w promieniowym kierunku cylindra, czyli prostopadle do osi obrotu. Strumień pokonuje długą drogę: od bieguna wirnika do zęba statora, przez tylny jarzmo statora (yoke) do innego zęba, a stamtąd do drugiego bieguna wirnika.

W silniku o strumieniu osiowym wirnik i stator zamieniają się w dyski ustawione obok siebie wzdłuż wału; szczelina powietrzna jest też płaska. Strumień biegnie przez szczelinę powietrzną bezpośrednio od bieguna do bieguna, równolegle do osi. Ta krótka droga obniża reluktancję obwodu magnetycznego, utrzymuje silne pole i podnosi sprawność oraz gęstość mocy. Ponadto, ponieważ ścieżka strumienia jest jednokierunkowa, można zastosować blachy elektryczne z zorientowanymi ziarnami; materiał ten oferuje wyższą przenikalność magnetyczną i zmniejszając straty w żelazie może przynieść nawet do 2% zysku sprawności.

Popularne konfiguracje

Maszyny o strumieniu osiowym wytwarza się w trzech podstawowych układach:

Jeden stator - jeden wirnik: Najprostsza konstrukcja, ale jednostronne przyciąganie magnetyczne obciąża wirnik i wymaga jarzma.
Dwa statory - jeden wirnik: Dwa statory obejmują wirnik z obu stron; przyciąganie magnetyczne się równoważy i jest to najczęstszy wybór w zastosowaniach o dużej mocy.
Jeden stator - dwa wirniki: Eliminuje potrzebę stosowania jarzma; oferuje lżejszą i bardziej wydajną konstrukcję.

Skąd większy moment obrotowy z tej samej objętości?

Moment obrotowy jest iloczynem siły i promienia. W silniku o strumieniu radialnym materiał czynny znajduje się wewnątrz cylindrycznego pakietu, więc powierzchnie wytwarzające moment skalują się z kwadratem średnicy. W konstrukcji o strumieniu osiowym materiał czynny może rozciągać się na szeroki obszar ku zewnętrznemu promieniowi tarczy, a moment rośnie z sześcianem średnicy wirnika. Dla tej samej objętości montażowej większa jest także powierzchnia magnetyczna i powierzchnia chłodzenia.

Spójrzmy na liczby: W zależności od konstrukcji silniki o przepływie osiowym mogą mieć gęstość momentu obrotowego 2-4 razy większą niż standardowe silniki o przepływie promieniowym. Najbardziej uderzającym przykładem prototypu jest silnik wytwarzający 550 kW (738 KM) i ważący zaledwie 13,1 kg: Gęstość mocy 42 kW/kg jest przedstawiana jako najwyższa jak dotąd ogłoszona wartość. Dla porównania, silnik o mocy 500 kW jednego z konkurentów nastawionych na zasięg i efektywność waży 31,4 kg i osiąga poziom 16 kW/kg. Przykład bliższy produkcji seryjnej jest natomiast bardziej umiarkowany: Składany silnik o masie 37 kg, momencie 800 Nm i długości osiowej 98 mm zapewnia gęstość powyżej 5 kW/kg.

Silnik	Moc szczytowa	Masa	Gęstość mocy
Prototypowy silnik o przepływie osiowym (2025)	550 kW	13,1 kg	42 kW/kg
Silnik referencyjny o przepływie promieniowym (segment premium)	500 kW	31,4 kg	16 kW/kg
Silnik o przepływie osiowym nastawiony na produkcję seryjną	-	37 kg	>5 kW/kg
Silnik o przepływie osiowym klasy lotniczej (przykładowy zakres)	-	-	4,58-5,02 kW/kg

Wniosek z tabeli jest jasny: Przepływ osiowy wyraźnie przewodzi w gęstości mocy szczytowej; ale ta przewaga nie obowiązuje przy każdej prędkości obrotowej i w każdym punkcie pracy. Przy niskich obrotach przepływ osiowy oferuje lepszy moment obrotowy, a przy wysokich przepływ promieniowy może generować większą moc. Ponadto przepływ osiowy nie jest automatycznie bardziej efektywny w każdym punkcie pracy; efektywność zależy od projektu, materiałów, prędkości i strategii chłodzenia.

Dlaczego silniki o przepływie osiowym w samochodach elektrycznych wzbudzają tak duże zainteresowanie?

Ponieważ w segmencie wydajnościowym konkretne produkty są już w drodze. Mercedes-AMG GT 4-Door Coupe wyróżnia się jako jedna z pierwszych seryjnych aplikacji z silnikiem o przepływie osiowym; ogłoszono, że wariant z trzema silnikami o przepływie osiowym generuje moc szczytową 860 kW (1169 KM). Firma rozpoczęła wielkoskalową produkcję seryjną tych silników w fabryce Berlin-Marienfelde w czerwcu 2026 roku i zaznaczyła, że produkcja wymaga wyjątkowej precyzji, niezawodności procesów i automatyzacji. W fazie konceptu ogłoszono, że silniki AMG GT XX Concept z trzema silnikami o przepływie osiowym mają trzykrotnie większą gęstość mocy i o jedną trzecią niższą masę; platforma AMG.EA łączy te silniki bezpośrednio z chłodzonymi ogniwami baterii.

Drugim powodem jest swoboda pakowania, jaką oferuje ta topologia. Silniki o przepływie osiowym można układać w stos w postaci cienkich tarcz; krótka długość osiowa, taka jak 98 mm, pozwala na silnik wbudowany w gęste wnętrze układu napędowego. Ta sama geometria jest atrakcyjna także dla silników w piastach kół: Dzięki niskiej masie, która nadmiernie nie zwiększa masy resorowanej w zawieszeniu, przepływ osiowy jest postrzegany jako jeden z najmocniejszych kandydatów dla architektury silników w piastach kół - choć istnieją też konkurencyjni producenci pracujący nad promieniowymi silnikami piastowymi z niepowtarzalnym podwójnym rotorem, a ta dyskusja o architekturze trwa.

Trzecim obszarem odniesienia jest lotnictwo. Samolot, który ustanowił rekord prędkości dla napędu elektrycznego, leciał z trzema silnikami o przepływie osiowym; dostawcy silników pracują z celami 50 kW/kg dla klasy samolotowej. Zbieżność motoryzacji i lotnictwa w tej samej topologii wzbudza zainteresowanie środowiska inżynierskiego i ciekawość opinii publicznej.

Ślad YASA

YASA - nazwa pochodzi od architektury Yokeless and Segmented Armature, a dziś jest spółką zależną Mercedes-Benz - to najbardziej widoczne nazwisko w przepływie osiowym w motoryzacji. Ich silniki były używane w hybrydowych i elektrycznych pojazdach występujących, takich jak Koenigsegg Regera, Ferrari SF90 Stradale i 296 GTB, Lamborghini Revuelto oraz McLaren Artura; pojawiły się także w koncepcie Jaguar C-X75. To nie przypadek, że wszystkie te pojazdy należą do segmentu wydajności: Technologia jest nadal droga i trudna w produkcji, dlatego najpierw trafia do segmentu premium.

Przeszkody przed produkcją seryjną

Aksiyel akı motorların henüz her garajda olmamasının sebebi mühendislik zekâsı değil, onlarca yıllık üretim zincirine sahip radyal akı rakiplerinin olgunluğudur.

Zalety elektromagnetyczne to jedno; skalowanie do setek tysięcy sztuk to co innego. Są konkretne powody, dla których przepływ osiowy nie może być uwolniony:

Ograniczenia mechaniczne: Szeroki dysk wirnika tworzy wysoką bezwładność i poważne siły odśrodkowe; co może ograniczać maksymalne obroty. Dyski wirnika muszą wytrzymywać naprężenia mechaniczne i ścisłe tolerancje szczeliny powietrznej.
Precyzja produkcji: Kontrola płaskości, koncentryczności, wyważenia i tolerancji jest bardziej krytyczna niż w przypadku przepływu promieniowego. Segmenty w kształcie klina mogą prowadzić do nierównomiernego rozkładu strumienia, a segmenty zwężające się ku środkowi ograniczają miejsce na uzwojenie.
Koszt: Drogie procesy klejenia i łączenia uniemożliwiły wielu koncepcjom osiągnięcie produkcji seryjnej. Producenci samochodów oczekują dowodu długoterminowej niezawodności dla produkcji seryjnej.
Różnica dojrzałości: Silniki o przepływie promieniowym mają dziesięcioletni łańcuch produkcyjny z wieloma dostawcami; podczas gdy wyposażenie produkcyjne dla przepływu osiowego jest mniej dojrzałe.

Zarządzanie cieplne: Ograniczające ograniczenie

Kompaktowa konfiguracja osiowa zmniejsza powierzchnię do odprowadzania ciepła. Dla wydajności ciągłej zarządzanie cieplne jest określane w literaturze jako nazwane ograniczenie ograniczające; ze względu na wysoką gęstość ciepła pracuje się nad rozwiązaniami chłodzenia cieczą. Posiadanie większej powierzchni chłodzenia dla tej samej objętości daje przewagę, ale geometria źródeł ciepła różni się od przepływu promieniowego, a chnih kanałów w płaszczyźnie dysku stwarza osobny problem projektowy. Wynik: Silniki o przepływie osiowym bez wysiłku zapewniają szczytową moc przez krótkie okresy, ale moc ciągłą określa granica termiczna.

Moment cogging i akustyka

W silnikach osiowych z magnesami trwałymi moment cogging - wahania momentu wynikające z tendencji wirnika do wyrównywania się z zębami statora magnesów - mogą być źródłem drgań i hałasu akustycznego przy niskich obrotach. Dostępne są techniki redukcji, takie jak naprzemienne rozkłady biegunów magnesów; jest to dodatkowa warstwa optymalizacji projektowej w połączeniu z tolerancjami produkcyjnymi.

Obecne zmiany i niezweryfikowane granice

Front architektury poszerza się. W czerwcu 2026 roku chińscy badacze, jak podano, osiągnęli 18 000 obr./min przy 25,73 kW/kg oraz zapewnili redukcję wymiarów osiowych i masę o około 50% niższą w porównaniu z tradycyjnymi silnikami; liczby te opierają się jednak na doniesieniach wtórnych, które nie zostały jeszcze niezależnie potwierdzone. Również twierdzenia krążące w mediach społecznościowych, takie jak przyspieszenie 0–100 km/h, czekają na oficjalne potwierdzenie. Z drugiej strony po stronie lotnictwa kroki są bardziej pewne: w 2025 roku producent cargo drone'ów oficjalnie ogłosił, że zakupi silniki od wyspecjalizowanego dostawcy silników o strumieniu osiowym.

Eksperci od topologii mają ważne ostrzeżenie: Pytanie, czy strumień osiowy jest elektromagnetycznie lepszy, to samo w sobie złe pytanie. Silnik jest elementem systemu; jeśli nie tworzy wartości systemowej razem z falownikiem, chłodzeniem, przekładnią i kosztami produkcji, przewaga nie materializuje się automatycznie. Dlatego większość analityków przewiduje, że strumień promieniowy pozostanie koń roboczy rynku głównego, a strumień osiowy zyska grunt w segmentach wydajnościowych i niszowych.

Wniosek: Przewaga prawdziwa, droga długa

Architektura strumienia osiowego opiera się na uzasadnionym fundamentem fizycznym: Krótka droga strumienia, duża średnica czynna i wzrost momentu obrotowego proporcjonalny do trzeciej potęgi średnicy. Prototypowe wartości sięgające 42 kW/kg pokazują, że ta przewaga nie jest bajką. Ale ta sama fizyka pociąga za sobą szeroki wirnik, trudne zarządzanie termiczne i rygorystyczne tolerancje produkcyjne. Dziś wniosek jest taki: Silniki o strumieniu promieniowym, dzięki sprawności, kosztom i dojrzałości produkcyjnej, niosą rynek główny; a strumień osiowy awansuje jako silna alternatywa wszędzie tam, gdzie decydujący są wysoki moment obrotowy i gęstość mocy - samochody wyczynowe, architektury in-wheel i elektryczne lotnictwo. Wielkoseryjna produkcja rozpoczęta przez Mercedes-Benz w 2026 roku będzie pierwszą poważną próbną kulą dla procesu wychodzenia tej topologii z niszy.